HERSTELLUNG EINES METALL-PULVERS EINER ALUMINIUMLEGIERUNG ZUR VERWENDUNG ALS WERKSTOFF IN DER ADDITIVEN FERTIGUNG

Abstract

 Gezeigt wird ein Verfahren zur Herstellung eines Metall-Pulvers einer Aluminiumlegierung zur Verwendung als Werkstoff in der Additiven Fertigung, wobei das Metall-Pulver der Aluminiumlegierung hergestellt wird aus Aluminium oder aus einer bestehenden Aluminiumlegierung (1) und mindestens einem weiteren Metall (20), wobei das Herstellungsverfahren des Metall-Pulvers der Aluminiumlegierung folgende Schritte umfasst:
- Schmelzen und Legieren des Aluminiums oder der bestehenden Aluminiumlegierung (1) mit dem mindestens einen weiteren Metall (20), wobei die Temperatur der Schmelze (21) 500°C bis 1400°C, vorzugsweise 1100°C bis 1200°C, besonders bevorzugt etwa 1150°C beträgt;
- Zerstäuben der Schmelze (21) mittels eines Primärgases, welches einen ersten Gasfluss aufweist, und wobei das Primärgas auf 100°C bis 450°C vorgewärmt wird;
- Kühlen der Schmelze (21) während des Zerstäubens und zum Metall-Pulver Erstarrens, wobei ein Materialfluss während des Zerstäubens und Erstarrens in einem Sprühturm (16) verläuft, und wobei die Schmelze (21) unmittelbar vor dem Zerstäuben in einen beheizten Tundish (12) eingebracht wird, wobei der Tundish (12) an einem unteren Ende eine Sprühdüse (15) sowie mindestens eine Zuführungsleitung (14) für das Primärgas und gegebenenfalls das Sekundärgas aufweist, sodass die Aufheizung des Primärgases und gegebenenfalls des Sekundärgases zusätzlich durch Wärmekontakt mit dem beheizten Tundish (12) oder dessen Sprühdüse (15) erfolgt.

Beschreibung

GEBIET DER ERFINDUNG

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Metall-Pulvers einer Aluminiumlegierung zur Verwendung als Werkstoff in der Additiven Fertigung, wobei das Pulver der Aluminiumlegierung hergestellt wird aus Aluminium oder einer bereits bestehenden Aluminiumlegierung und mindestens einem weiteren Metall, sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Herstellung des Metall-Pulvers.

STAND DER TECHNIK

[0002] In der Additiven Fertigung wird schichtweise Metall-Pulver aufgetragen oder direkt aufgesprüht, um dadurch kostengünstig und schnell zwei- und dreidimensionale Gegenstände zu erzeugen.

[0003] Im 3D Druck werden - grob zusammengefasst - sogenannte Pulverbett-basierte Verfahren, Extrusions-basierte Verfahren sowie Auftragsverfahren unterschieden.

[0004] Bei der Herstellung eines Werkstücks aus festen Werkstoffen nach einem Pulverbett-basierten Verfahren wird zunächst eine dünne Pulverschicht aufgetragen und diese anschließend aufgeschmolzen. Auf die Schmelze wird erneut Pulver aufgetragen und der Werkstoff anschließend wieder aufgeschmolzen, wodurch er sich mit der darunter liegenden Schicht verbindet etc. Durch gezieltes Aufbringen des Pulvers werden damit die gewünschten dreidimensionalen Strukturen geschaffen.

[0005] Im Extrusions-basierten Verfahren wird zunächst Metallpulver mit einem Bindemittel vermischt und dieses Gemisch wird dann wie gewünscht ausgebracht. Im Anschluss wird dieses in einem Ofen erhitzt, wobei der Binder ausgebrannt und das Metall gesintert wird, wodurch man die gewünschten dreidimensionalen Strukturen erhält.

[0006] Bei Auftragsverfahren werden Metallpulver direkt beim Auftragen mittels Laser aufgeschmolzen und dann weiter verarbeitet, um die gewünschten dreidimensionalen Strukturen zu erhalten.

[0007] Prinzipiell erfolgt die Fertigung der Metall-Pulver zur Verwendung als Werkstoff in der Additiven Fertigung weitgehend automatisiert unter Einsatz von flüssigen oder festen Werkstoffen in Form von Barren und oder Halbzeug in Form von Drähten, Stangen, Granalien oder Metallpulver aus dem Sekundärkreislauf (Recycling von gebauchten Metallpulvern).

[0008] Zur mechanischen Herstellung von Metall-Pulvern, die als Werkstoff in der Additiven Fertigung verwendet werden, besteht die Möglichkeit, diese entweder durch Mahlen von Metall/en oder durch Verdüsen bzw. Zerstäuben von flüssigen Schmelzen und durch Versprühen mit Plasma- oder Gasbrenner sowie durch induktives Aufschmelzen und Versprühen, herzustellen.

[0009] Aus der EP 2689873 ist ein Verfahren zur Herstellung von korrosionsschützenden Pigmenten bzw. eines Pulvers für den Einsatz als Pigmente eines Korrosionsschutz-Primers mittels Zerstäubens einer flüssigen Metallschmelze bekannt. Bevorzugt werden diese Pigmente in Form eines Korrosionsschutz-Primers herangezogen.

AUFGABE DER ERFINDUNG

[0010] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren für Metall-Pulver zur Verwendung als Werkstoff in der Additiven Fertigung zur Verfügung zu stellen. Insbesondere sollen die Körner des Metall-Pulvers eine möglichst definierte Größenverteilung aufweisen. Dadurch soll sich das Pulver besonders als Werkstoff in der Additiven Fertigung eignen.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[0011] Erfindungsgemäß lässt sich ein Metall-Pulver zur Verwendung als Werkstoff in der Additiven Fertigung besonders effizient herstellen, indem Tröpfchen einer geschmolzenen Aluminiumlegierung erzeugt werden. Die Tröpfchen werden abgekühlt und erstarren, sodass ein Metall-Pulver gebildet wird. Die Körner des Metall-Pulvers können als Werkstoff in der Additiven Fertigung eingesetzt werden.

[0012] Durch die Erzeugung von Tröpfchen lässt sich insbesondere eine definierte Größenverteilung der Tröpfchen bzw. in der Folge der Metall-Pulverkörner erreichen.

[0013] Die definierte Größenverteilung der Tröpfchen lässt sich durch Vergasen bzw. Zerstäuben der Aluminiumlegierungsschmelze unter Verwendung eines Primärgases und/oder eines Sekundärgases erzielen.

[0014] Insbesondere für die Anwendung eines Metall-Pulvers einer Aluminiumlegierung zur Additiven Fertigung in sensiblen Bereichen, wie der Flugzeug- oder Automobilindustrie oder anderen metallverarbeitenden Industrien, ist es notwendig, eine besonders regelmäßige und damit vorteilhafte Kornbildung des Metall-Pulvers einer Aluminiumlegierung zu erreichen. Neben dem Verfahren zur Herstellung des Metall-Pulvers einer Aluminiumlegierung zur Verwendung in der Additiven Fertigung wird die Aufgabe der Erfindung auch durch ein Metall-Pulver einer Aluminiumlegierung zur Verwendung in der Additiven Fertigung gelöst.

[0015] Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass das Metall-Pulver einer Aluminiumlegierung zur Verwendung als Werkstoff in der Additiven Fertigung hergestellt wird aus Aluminium oder aus einer bestehenden Aluminiumlegierung einerseits und mindestens einem weiteren Metall andererseits, und erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass das Herstellungsverfahren des Metall-Pulvers der Aluminiumlegierung folgende Schritte umfasst:

• Schmelzen und Legieren des Aluminiums oder der bereits bestehenden Aluminiumlegierung mit dem mindestens einen weiteren Metall, wobei die Temperatur der Schmelze 500°C bis 1400°C, vorzugsweise 1100°C bis 1200°C, besonders bevorzugt etwa 1150°C beträgt;
• Zerstäuben der Schmelze mittels eines Primärgases, welches einen ersten Gasfluss aufweist, und wobei das Primärgas auf 100°C bis 450°C vorgewärmt wird;
• Kühlen der Schmelze während des Zerstäubens und zum Metall-Pulver Erstarrens, wobei ein Materialfluss während des Zerstäubens und Erstarrens in einem Sprühturm verläuft, und wobei die Schmelze unmittelbar vor dem Zerstäuben in einen beheizten Tundish eingebracht wird, wobei der Tundish an einem unteren Ende eine Sprühdüse sowie mindestens eine Zuführungsleitung für das Primärgas und gegebenenfalls das Sekundärgas aufweist, sodass die Aufheizung des Primärgases und gegebenenfalls des Sekundärgases zusätzlich durch Wärmekontakt mit dem beheizten Tundish oder dessen Sprühdüse erfolgt.

[0016] Durch das Vorwärmen des Primärgases und gegebenenfalls Sekundärgases durch den beheizten Tundish können für das Zerstäuben günstige Temperaturen der Schmelze garantiert und entsprechend angepasst werden, wobei ein beheizter (Verdüsungs-)Tiegel bzw. beheizter Tundish verwendet werden kann, an dessen unterem Ende ein Düsensystem für das Zerstäuben sowie Zuführungsleitungen für das Primärgas und gegebenenfalls das Sekundärgas vorgesehen sind. Hierbei ist die Sprühdüse vorzugsweise ebenfalls beheizt. Zusätzlich kann die Vorwärmung des Primär- und/oder Sekundärgasstroms über einen Wärmetauscher und/oder ähnliche Wärmenergiezufuhraggregate erfolgen.

[0017] Um besonders effektiv die Metalltröpfchenerzeugung steuern zu können, ist in einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Zerstäuben der Schmelze zusätzlich zum Primärgas mittels eines Sekundärgases, welches einen zweiten Gasfluss aufweist, erfolgt und wobei das Sekundärgas auf 100°C bis 450°C vorgewärmt wird und dass als Primärgas und/oder als Sekundärgas vorzugsweise ein inertes Gas, vorzugsweise umfassend N₂ und/oder Ar und/oder He und/oder Ne und/oder Ar und/oder Kr und/oder Xe und/oder Rn, verwendet wird, um Oxidation zu unterbinden. Die Verwendung eines Primärgases und/oder eines Sekundärgases ermöglicht eine noch präzisere Erzeugung der gewünschten Metall-Pulverkörner, da die Zerstäubung der Metallschmelze damit auch mit mehr als einem Gas erfolgen kann. Dies ermöglicht ein präziseres Zerstäuben der Metallschmelze.

[0018] Grundsätzlich ist bei der Zerstäubung (bzw. Verdüsung oder Vergasung) auf eine mögliche Oxidation - an der Oberfläche - und im Inneren des Metallpulvers von Legierungselementen der Schmelze zu achten. Meist ist eine solche Oxidation nicht erwünscht bzw. wird ein bestimmter Sauerstoffgehalt definiert vorgegeben, weshalb vorzugsweise eines der oben genannten Inertgase als Primärgas und/oder Sekundärgas verwendet wird.

[0019] Um besonders günstige Ergebnisse bei der Metallpulvererzeugung erreichen zu können und Oxidationen während des Zerstäubungs- und Erstarrungsprozesses verhindern zu können, ist in einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass als Primärgas und gegebenenfalls als Sekundärgas ein inertes Gas verwendet wird, vorzugsweise umfassend N₂ und/oder H und/oder He und/oder Ne und/oder Ar und/oder Kr und/oder Xe und/oder Rn, um Oxidation zu unterbinden.

[0020] Mit anderen Worten ausgedrückt, kann die Verdüsung bzw. das Zerstäuben der Schmelze entweder nur mit Primärgas, nur mit Sekundärgas oder mit Primärgas und Sekundärgas erfolgen. Dies ermöglicht eine besonders gute Steuerung der Metalltröpfchen- und damit der Metallpulvererzeugung.

[0021] Besonders einfach und effizient - und damit kostengünstig - lassen sich die Metalltröpfchen erzeugen, indem das Vergasen bzw. Zerstäuben so erfolgt, dass der Materialfluss der Schwerkraft folgt, also mit einem Richtungsanteil, der senkrecht von oben nach unten weist. Je größer dieser Richtungsanteil (senkrecht von oben nach unten) des Materialflusses ausfällt, desto effizienter ist die Metalltröpfchenerzeugung. Daher ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass der Materialfluss der Schwerkraft folgt.

[0022] Es ist vorgesehen, dass der Materialfluss während des Zerstäubens und Erstarrens in einem gekühlten Sprühturm verläuft, um ein Erstarren der Metalltröpfchen zu Körnern des Metall-Pulvers zu begünstigen. Die Kühlung des Sprühturms kann dabei mittels Wasser oder Gasen, wie zum Bespiel N2, H2, CO, CO2, H₂O, He, Ar, Kr, Xe oder einem Gemisch davon, erfolgen. Selbstverständlich sind andere Gase davon nicht ausgeschlossen, wenn sie zur Kühlung des erfindungsgemäßen Sprühturms geeignet sind.

[0023] Unter Kühlung des Sprühturms wird einerseits ein indirektes und andererseits ein direktes Kühlen der Schmelze verstanden. Indirektes Kühlen der Schmelzen beim Zerstäuben bedeutet, dass die Wand des Sprühturms mit im Wandinneren geführtem Wasser oder Kühlgas gekühlt wird, wodurch die Temperatur im Inneren des Sprühturms naturgemäß vermindert werden kann. In diesem Fall kann die Wand des Sprühturms beispielsweise einen Doppelmantel aufweisen, der eine Kühlung des Sprühturms ermöglicht. Selbstverständlich schließt dies andere Verfahren zur Kühlung des Sprühturms nicht aus.

[0024] Direktes Kühlen des Sprühturms erfolgt mittels Kühlgas, welches in den Sprühturm zugeführt wird. Diesen Falls kommt das Kühlgas dann in direkten Kontakt mit den zerstäubten Metalltröpfchen der Schmelze, wodurch diese rascher gekühlt werden und zu Pulverkörnern erstarren. Dies ermöglicht eine präzisere Erzeugung von Metall-Pulver-Körnern wie sie für die Verwendung in der Additiven Fertigung benötigt werden.

[0025] Um eine Oxidation der Aluminiumlegierung zu verhindern, ist - wie oben bereits erwähnt - es vorzugsweise vorgesehen, dass es sich bei dem Kühlgas um ein inertes bzw. möglichst inertes Gas handelt.

[0026] Um eine besonders geeignete Aluminiumlegierung zur Verwendung als Werkstoff in der Additiven Fertigung zu erhalten, ist in einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass vor dem Zerstäuben der Schmelze das mindestens eine weitere Metall durch eine Zufuhrschleuse der Schmelze in einer ersten gasdichten Ofenkammer und/oder gegebenenfalls in einer zweiten gasdichten Ofenkammer zugeführt wird, wobei es sich bei dem mindestens einem weiteren Metall vorzugsweise um Si und/oder Mg und/oder Mn und/oder Cu und/oder Zr und/oder Sc und/oder B und/oder Nb und/oder Ta und/oder V und/oder W und/oder Li handelt, um eine Aluminiumlegierung mit den geeignetsten Eigenschaften zur Verwendung als Werkstoff in der Additiven Fertigung zu erhalten.

[0027] Durch das mehrfache Zuführen des mindestens einen weiteren Metalls wird es ermöglicht, möglichst geeignete Aluminiumlegierungen herzustellen, da jederzeit eine Veränderung der Legierungszusammensetzung ermöglicht wird. Dies ermöglicht auch ein nachträgliches Modifizieren der Schmelze.

[0028] Da Oxidationen die Qualität der Schmelze und damit des daraus erzeugten Metallpulvers mindern, ist in einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass eine Schleusenkammer zur Entfernung bzw. Minimierung des vorhandenen Sauerstoffs aus dem Aluminium oder der bestehenden Aluminiumlegierung vorgesehen ist, um Oxidationen während des Schmelzens und Legierens zu vermeiden, wobei vorgesehen ist, dass die Schleusenkammer mit mindestens einem Inertgas gespült wird.

[0029] Die Schleusenkammer ermöglicht es, das zugeführte Aluminium bzw. die bereits bestehende Aluminiumlegierung von vorhandenem Luftsauerstoff zu befreien. Es ist hierfür vorgesehen, dass die Schleusenkammer eine erstes und ein zweites Schleusentor umfasst, deren Funktion im Stand der Technik hinreichend bekannt ist, so dass naturgemäß entweder nur das zweite Schleusentor zur Ofenkammer hin oder nur das erste Schleusentor am Eingang der Schleusenkammer geöffnet werden kann, um zu verhindern, dass Sauerstoff unerwünschter Weise in die Ofenkammer gelangt. Es ist dabei vorgesehen, dass die Schleusenkammer mit Inertgas gespült wird, um den Luftsauerstoff aus der Schleusenkammer zu entfernen. Um Inertgas zuführen zu können und Sauerstoffenthaltendes Gas abführen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Schleusenkammer eine Gaszufuhrleitung und eine Gasabführleitung umfasst.

[0030] Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Schleusenkammer eine Vakuumpumpe umfasst, mit deren Hilfe Gas aus der Schleusenkammer entfernt werden kann, entweder Inertgas, welches mit Luftsauerstoff verunreinigt ist, oder Umgebungsluft vor der Zugabe von Inertgas.

[0031] Selbstverständlich ist nicht ausgeschlossen, dass die Schleusenkammer auch dazu dient, den Sauerstoff auf eine gewünschte Menge zu minimieren, aber nicht vollständig zu entfernen.

[0032] Um das Risiko von unerwünschten Oxidationen während der Herstellung des Metall-Pulvers einer Aluminiumlegierung weiter zu vermindern, ist in einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Herstellung des Metall-Pulvers einer Aluminiumlegierung in einer inerten Schutzatmosphäre umfassend mindestens ein Inertgas erfolgt, wobei vorgesehen ist, dass Inertgas in der Schleusenkammer und/oder der ersten gasdichten Ofenkammer und/oder der zweiten gasdichten Ofenkammer und/oder der Zufuhrschleuse zugeführt wird. Dadurch, dass in allen Kammern, in denen sich die Schmelze befinden kann, vorgesehen sein kann, dass es sich um eine Kammer umfassend eine Inertgasatmosphäre handelt, kann die Gefahr der Oxidationen weiter verringert werden bzw. Oxidationen nur gezielt zugelassen werden, sofern dies gewünscht wird.

[0033] Als für das Zerstäuben der Schmelze günstig hat sich eine Temperatur der Schmelze in einem Bereich von 500°C bis 1400°C, vorzugsweise von 1100°C bis 1200°C, besonders bevorzugt von etwa 1150°C erwiesen.

[0034] Neben der Temperatur der Schmelze spielen für das definierte Zerstäuben die Temperaturen des Primärgases und/oder des Sekundärgases eine wichtige Rolle. Beste Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn sowohl das Primärgas als auch das Sekundärgas eine Temperatur in einem Bereich von 250°C bis 600°C, vorzugsweise von 350°C bis 450°C aufweisen. Hierdurch wird ein zu schnelles Erstarren verhindert, wobei die Temperaturen des Primärgases und des Sekundärgases auch unterschiedlich ausfallen können. Die Aufheizung des Primärgases und des Sekundärgases kann dabei durch die Zuführung der Gase zum beheizten Tundish bzw. zu dessen Düsensystem erfolgen, d.h. durch Wärmekontakt mit dem beheizten Tundish bzw. dessen Düsensystem. Unterschiedliche Gastemperaturen können sich entsprechend durch unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten der Gase bzw. unterschiedliche Gasflüsse aufgrund des unterschiedlich lange andauernden Wärmekontakts ergeben. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass sowohl das Primärgas als auch das Sekundärgas auf 100°C bis 450°C, wenn Sekundärgas verwendet wird, vorgewärmt sind.

[0035] Eine weitere Möglichkeit, den Zerstäubungsprozess zu beeinflussen, besteht in der Wahl der Gasflüsse des Primärgases und des Sekundärgases. Insbesondere durch unterschiedlich starke Gasflüsse lässt sich beispielsweise die Form der Tröpfchen und damit der Körner des Pulvers einstellen. Es ist daher erforderlich den Gasfluss entsprechend der gewünschten Kornform des Pulvers anzupassen.

[0036] In Fällen, in denen sowohl Primärgas als auch Sekundärgas verwendet wird, kann das Primärgas dabei als Führungsgas einen hohen (ersten) Gasfluss aufweisen, das Sekundärgas kann für den eigentlichen Zerstäubungsprozess bestimmt sein und einen gegenüber dem Primärgas geringeren (zweiten) Gasfluss aufweisen. Erfindungsgemäß ist es daher vorgesehen, dass der zweite Gasfluss geringer als der erste Gasfluss ist.

[0037] Selbstverständlich ist nicht ausgeschlossen, dass das Sekundärgas einen höheren Gasfluss als das Primärgas hat.

[0038] Wie bereits festgehalten, ist eine definierte Größenverteilung der Körner für die Anwendbarkeit des Pulvers in der Additiven Fertigung, insbesondere in der Flugzeug- und Automobilindustrie und anderen Branchen entscheidend. Um die Größenverteilung der Pulverkörner noch besser zu definieren bzw. einzuschränken, ist daher ein weiterer Verfahrensschritt zur Unterteilung der Pulverkörner in Grobgut und Feingut vorgesehen. Das Grobgut wird anschließend wiederverwertet, indem es erneut der Schmelze zugeführt wird, oder aber einer weiteren Verwendung oder Verarbeitung zugeführt.

[0039] Dabei weisen Pulverkörner des Grobguts Durchmesser von zumindest ca. 100 µm, vorzugsweise von zumindest 500 µm auf. Für die Unterteilung wird eine Klassiereinrichtung, vorzugsweise Sichter und/oder Siebmaschinen, verwendet. Entsprechend ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass das Pulver mittels Klassiereinrichtungen, vorzugsweise mittels eines Sichters und/oder Siebmaschinen, in Grobgut und Feingut getrennt wird, um Grobgut mit einem Korndurchmesser von zumindest 100 µm zu entfernen, wobei das Grobgut wieder der Schmelze zugeführt wird.

[0040] Eine Unterteilung in Fein- und Grobgut ist erforderlich, da für die Verwendung als Werkstoff in der Additiven Fertigung besonders feine, gleichmäßig geformte Pulverkörner verwendet werden sollten.

[0041] Selbstverständlich ist nicht ausgeschlossen, dass das Grobgut der Schmelze nicht wieder zugeführt wird und einer weiteren Verwendung oder weiteren Verarbeitung zugeführt wird.

[0042] Wenn das Grobgut der Schmelze wieder zugeführt wird, so kann dies entweder mit oder ohne Vorbehandlung erfolgen, d.h., dass das Grobgut vor dem erneuten Zuführen behandelt wird. Selbstverständlich kann das Grobgut aber natürlich auch der Weiterführung in einem anderen Produktsegment zugeführt werden und muss nicht zwingend wieder der Schmelze zugeführt werden.

[0043] Es lässt sich somit eine besonders definierte bzw. scharfe Größenverteilung der Pulverkörner erzielen.

[0044] Wie bereits erwähnt, können die Pulverkörner unterschiedliche Form aufweisen. Neben der sphärischen Form, können die Pulverkörner auch eine langgestreckte Form aufweisen. Die dominierende Form kann durch Wahl der Prozessparameter, wie beispielsweise der Gasflüsse, eingestellt werden. Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Form der Pulverkörner mehrheitlich sphärisch oder ellipsoid ist.

[0045] Vorzugsweise wird der Korndurchmesser bzw. der Durchmesser der Körner im Falle von nicht-sphärischen Kornformen, etwa mit einer langgestreckten Form, mittels eines Durchmessers bestimmt, der sich auf den Durchmesser einer gedachten, das jeweilige Pulverkorn umschließenden Kugel bezieht. Der Durchmesser bezeichnet diesen Falls die größte Erstreckung eines Korns in einer Richtung. Selbstverständlich kann die Korngrößenanalyse auch durch andere im Stand der Technik hinlänglich bekannte Verfahren erfolgen.

[0046] Um den Druck der Schmelze konstant zu halten, ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass es beim Schmelzen und Legieren unter definierten atmosphärischen Bedingungen bei einer ständigen Zugabe von Aluminium oder einer bereits bestehenden Aluminiumlegierung und des mindestens einen weiteren Metalls und einem ständigen konstanten Abfluss der entstehenden Schmelze bzw. Aluminiumlegierung kommt. Dies führt zu einer besonders regelmäßigen und damit konstanten vorteilhaften Kornbildung (Kornform und Kornverteilung) in der Aluminiumlegierungspulver kommt. Darüber hinaus wird durch das Konstanthalten des Drucks und der Temperatur die Bildung unerwünschter Nebenprodukte minimiert.

[0047] Es ist dabei vorgesehen, dass zur ständigen Kontrolle und Regulierung des Ofendrucks Mittel zur Ofendruckmessung und damit einhergehenden Ofendruckregulierung vorgesehen sind.

[0048] Schließlich umfasst die Erfindung auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Pulvers als Werkstoff in der Additiven Fertigung, insbesondere beim 3D-Druck.

[0049] Die Aufgabe der Erfindung wird ebenfalls durch eine Vorrichtung zur Herstellung eines Metall-Pulvers einer Aluminiumlegierung zur Verwendung als Werkstoff in der Additiven Fertigung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gelöst, wobei in der Vorrichtung

• eine erste gasdichte Ofenkammer umfassend einen Tundish zum Legieren der Schmelze;
• eine am unteren Ende des Tundish angeordnete Sprühdüse zum Zerstäuben der Schmelze;
• eine Zufuhrschleuse, um weiteres Metall in die erste gasdichte Ofenkammer zum Schmelzen und Legieren zuführen zu können,
• mindestens eine Gasleitung für Primärgas zu der Sprühdüse; und
• ein Sprühturm zum Zerstäuben und Erstarren Lassen der Schmelze vorgesehen ist, wobei die Schmelze mittels eines Primärgases, welches einen ersten Gasfluss aufweist, zerstäubbar ist, und wobei das Primärgas auf 100°C bis 450°C vorwärmbar ist, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass der Sprühturm weiters eine Zuführleitung für Kühlgas umfasst, um die zerstäubte Schmelze und das erstarrte Pulver der Schmelze zu kühlen, und dass die Schmelze unmittelbar vor dem Zerstäuben in einen beheizten Tundish einbringbar ist, sodass die Aufheizung des Primärgases und gegebenenfalls des Sekundärgases zusätzlich durch Wärmekontakt mit dem beheizten Tundish oder dessen Sprühdüse durchführbar ist.

[0050] Durch die Einbringung in einen beheizten Tundish wird eine für das Zerstäuben günstige Temperatur der Schmelze garantiert und kann entsprechend angepasst werden.

[0051] Das Zuführen von Kühlgas in den Sprühturm mittels Zuführleitung ermöglicht ein direktes Kühlen der zerstäubten Schmelze und des erstarrten Pulvers im Sprühturm, wodurch noch bessere Ergebnisse bei der Erzeugung der Metall-Pulverkörner erreicht werden.

[0052] Um zu verhindern, dass es in der zerstäubten Schmelze und im Metall-Pulver zu Oxidationen kommt, ist in einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das der Sprühturm beim Zerstäubungs- und Erstarrungsprozess mit Kühlgas kühlbar, vorzugsweise N2, H2, CO, CO2, H2O, He, Ar, Kr, Xe oder ein Gemisch davon, kühlbar ist.

[0053] Um unerwünschte Oxidationen des Metalls bzw. der Aluminiumlegierung zu vermeiden, ist vorgesehen, dass die erste Ofenkammer gasdicht ist, um das Eintreten von Luftsauerstoff zu verhindern.

[0054] Als Ofenkammer kann jegliche im Stand der Technik bekannte und zur Ausführung der gegenständlichen Erfindung geeignete Ofenkammer verwendet werden. Die Funktionsweise einer Ofenkammer ist dem Fachmann hinlänglich bekannt, so dass hierauf nicht weiter eingegangen wird.

[0055] Als Tundish im Sinne der gegenständlichen Erfindung kann jeder im Stand der Technik bekannte Tundish, der zur Verwendung in der gegenständlichen Vorrichtung geeignet ist, herangezogen werden.

[0056] Als Sprühdüse im Sinne der gegenständlichen Erfindung kann jegliche im Stand der Technik bekannte Sprühdüse verwendet werden, die zur Verwendung als Sprühdüse zum Zerstäuben von Metallschmelzen geeignet ist, verwendet werden.

[0057] Zufuhrschleuse im Sinne der gegenständlichen Erfindung kann jegliche im Stand der Technik sein, die dazu geeignet ist, weiteres Metall zur Ofenkammer zuzuführen.

[0058] Ein Sprühturm im Sinne der gegenständlichen Erfindung ist jeder Sprühturm, der dazu geeignet ist, das Zerstäuben und Erstarren der Schmelze zu ermöglichen.

[0059] Um eine noch bessere Metalllegierung herstellen zu können, ist in einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass in Richtung des Flusses der Schmelze gesehen vor der ersten gasdichten Ofenkammer weiters eine zweite gasdichte Ofenkammer umfassend einen Schmelzofen und eine zweite Zufuhrschleuse zum Zuführen des mindestens einen weiteren Metalls, eine Zufuhröffnung für das Aluminium oder die bereits bestehende Aluminiumlegierung, sowie mindestens eine Schmelzeleitung für die Lieferung von Schmelze, die in die erste gasdichte Ofenkammer mündet, vorgesehen ist.

[0060] Dadurch, dass eine zweite gasdichte Ofenkammer vor der ersten gasdichte Ofenkammer vorgesehen ist, wird eine Optimierung der Legierung ermöglicht, da durch die vorgesehene Zufuhrschleuse weiter mindestens ein weiteres Metall zugegeben werden kann.

[0061] Um die Gefahr von Oxidationen noch weiter zu verringern, ist in einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass in Richtung des Flusses der Schmelze gesehen vor der zweiten gasdichten Ofenkammer weiters eine Schleusenkammer umfassend eine Vakuumpumpe und mindestens eine Zuführleitung für Inertgas und eine Abführleitung für Gas, zum Entfernen bzw. zur Minimierung des vorhandenen Luftsauerstoffs im Metall und/oder der vorliegenden Legierung vorgesehen ist, um unerwünschte Oxidationen zu verhindern. Durch die vorgelagerte Schleusenkammer, wird es ermöglicht, vorhandenen Luftsauerstoff, der eine Oxidation des Metalls bewirken würde, vollständig zu entfernen oder auf eine gewünschte Menge zu reduzieren.

[0062] Die vorgesehene Vakuumpumpe ermöglicht ein Entfernen der vorhandenen Luft bzw. des Inertgases aus der Schleusenkammer, wodurch noch besser Oxidationen des Metalls bzw. der bestehenden Aluminiumlegierung bzw. der entstehenden Schmelze verhindert werden können.

[0063] Um die Zufuhr der Schmelze zur Sprühdüse kontrollieren zu können, ist in einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass in der ersten Ofenkammer weiters ein Stopfenverschluss zum Verschließen der Sprühdüse vorgesehen ist.

[0064] Der Stopfenverschluss ermöglicht eine gezielte und kontrollierte Zufuhr von Schmelze zur Sprühdüse, wodurch der Zerstäubungs- und Erstarrungsprozess noch besser kontrolliert werden kann.

[0065] Um das Risiko von Oxidationen des Metalls bzw. der Aluminiumlegierung zu vermindern, ist in einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Herstellung des Metall-Pulvers einer Aluminiumlegierung in einer inerten Schutzatmosphäre umfassend mindestens ein Inertgas durchführbar ist, wobei vorgesehen ist, dass Inertgas in der Schleusenkammer und/oder der ersten gasdichten Ofenkammer und/oder der zweiten gasdichten Ofenkammer zuführbar ist.

[0066] Um eine Unterteilung in Grob- und Feingut zu ermöglichen, ist in einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass eine Klassiereinrichtung vorgesehen ist, wobei das Metall-Pulver mittels der Klassiereinrichtung, vorzugsweise mittels eines Sichters und/oder Siebmaschinen, in Grobgut und Feingut trennbar ist, um Grobgut mit einem Korndurchmesser von zumindest 100 µm zu entfernen, wobei das Grobgut wieder der Schmelze zuführbar ist.

[0067] Ein Sichter und/oder Siebmaschinen ermöglichen die Unterteilung in Fein- und Grobgut besonders einfach und effizient. Als Sichter und/oder Siebmaschinen im Sinne der gegenständlichen Erfindung kommt jegliche im Stand der Technik bekannte in Betracht, die dazu geeignet ist.

[0068] Selbstverständlich ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass das Grob nicht wieder der Schmelze zugeführt wird, sondern einer anderweitigen Weiterverarbeitung oder Weiterverwendung zugeführt wird.

[0069] Es versteht sich von selbst, dass alles was zum erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführt worden ist, auch auf die erfindungsgemäße Vorrichtung zutrifft und umgekehrt.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUR

[0070] Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung ist beispielhaft und soll den Erfindungsgedanken zwar darlegen, ihn aber keinesfalls einengen oder gar abschließend wiedergeben.

[0071] Dabei zeigt:

Fig. 1

ein Gesamtfließschema eines erfindungsgemäßen Verfahrens

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

[0072] Gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Gesamtfließschema eines erfindungsgemäßen Verfahrens, das in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgeführt wird, wird zunächst Aluminium 1 bzw. eine bestehende Aluminiumlegierung in fester Form über einen Rollgang 2 in die Schleusenkammer 3 zugeführt. In der Schleusenkammer 3 wird mittels Vakuumpumpe 6 und Zuführen von Inertgas 5 bzw. Ausfuhr von mit Luftsauerstoff belastetem Gas eine Luftsauerstoff-freie Atmosphäre geschaffen, um bei Weiterführung des Aluminiums 1 in die zweite gasdichte Ofenkammer 7 Oxidationen zu verhindern.

[0073] Zunächst wird das erste Schleusentor 4 zum Zuführen von Aluminium 1 geöffnet und das Aluminium 1 durch das erste Schleusentor 4 in die Schleusenkammer 3 über den Rollgang 2 zugeführt. Während das erste Schleusentor 4 geöffnet ist, ist es nicht möglich das zweite Schleusentor 22, welches die Zufuhr des Aluminiums 1 in die zweite gasdichte Ofenkammer 7 ermöglicht, zu öffnen. Nach dem Zuführen des Aluminiums 1 in die Schleusenkammer 3 wird das erste Schleusentor 4 zum Zuführen wieder geschlossen. Mittels zugeführtem Inertgas 5 wird der in der Schleusenkammer 3 enthaltende Luftsauerstoff verdrängt und kann abgeführt werden. Unterstützt wird das Abführen dieses mit Luftsauerstoff-belasteten Gases durch die die Verwendung der Vakuumpumpe 6.

[0074] Sobald der vorhandene Luftsauerstoff in der Schleusenkammer 3 entfernt wurde bzw. auf ein gewünschtes Maß reduziert wurde, wird das zweite Schleusentor 22 zum Zuführen des Aluminiums 1 in die zweite gasdichte Ofenkammer 7 geöffnet. Während des Zuführens des Aluminiums in die zweite gasdichte Ofenkammer 7 ist das erste Schleusentor 4 geschlossen, um das Eindringen von Luftsauerstoff zu verhindern. Dadurch gelangt das Aluminium 1 in die zweite gasdichte Ofenkammer 7 umfassend einen Schmelz- und Legierungsofen 8. Im Schmelz- und Legierungsofen 8 der zweiten gasdichten Ofenkammer 7 wird das Aluminium 1 dann aufgeschmolzen, um eine Schmelze 21 zu erhalten.

[0075] Um zu gewährleisten, dass es auch weiterhin zu keinen Oxidationen des Aluminiums oder der bereits bestehenden Aluminiumlegierung bzw. der entstehenden Schmelze kommt, wird auch in die zweite gasdichte Ofenkammer 7 Inertgas 5 zugeführt. Durch die Zufuhrschleuse 11 wird weiteres Metall 20 in die zweite gasdichte Ofenkammer 7 und damit den Schmelz- und Legierungsofen 8 zugeführt und die gewünschte Aluminiumlegierung hergestellt.

[0076] Im gegenständlichen Beispiel wird Scandium als mindestens ein weiteres Metall 20 in die Schmelze 21 zulegiert. Die Produktreinheit des verwendeten Aluminiums 1 beträgt dabei typischerweise mindestens 95,0 Gew.-%, jene des verwendeten Scandiums typischerweise 99,0 Gew.-%.

[0077] Um eine ständige Kontrolle und Regulierung des für die Herstellung der gewünschten Schmelze 21 der Aluminiumlegierung notwendigen Drucks durchführen zu können, umfasst die zweite gasdichte Ofenkammer weiters eine Ofendruckregelung 9. Die Ofendruckregelung 9 misst ständig den vorhandenen Ofendruck in der zweiten gasdichten Ofenkammer 7. Das Einhalten des für den Legierungsprozess günstigen Drucks wird durch ein ständiges Abfließen der Schmelze 21 über eine dafür vorgesehene Schmelzeleitung 10 und ein ständiges Zuführen von Scandium 20 ermöglicht.

[0078] Durch die Zufuhr von Scandium 20 über eine Zufuhrschleuse 11 wird vor der Zufuhr in die zweite gasdichte Ofenkammer 7 ebenfalls vorhandener Luftsauerstoff entfernt. Dies ermöglicht das Beibehalten einer Luftsauerstoff-freien Atmosphäre in der zweiten gasdichten Ofenkammer 7.

[0079] Die Schmelzeleitung 10 führt von der zweiten gasdichten Ofenkammer 7 in eine erste gasdichte Ofenkammer 17, wodurch ein Überführen der Schmelze 21 von der zweiten gasdichten Ofenkammer 7 in eine erste gasdichte Ofenkammer 17 möglich ist. In Fig. 1 werden gleichzeitig sowohl die Schmelzeleitung 10 als auch die Schmelze 21 dargestellt, weswegen zum besseren Verständnis eine Darstellung mittels Pfeils gewählt wurde.

[0080] Die Schmelzeleitung 10 mündet in der ersten gasdichten Ofenkammer 17. Die erste gasdichte Ofenkammer 17 umfasst einen beheizten Tundish 12 sowie eine am unteren Ende des Tundishs 12 angeordnete Sprühdüse 15 zum Zerstäuben der Schmelze 21. Durch den beheizten Tundish 12 wird ein Aufrechterhalten der Temperatur der Schmelze ermöglicht, so dass diese mittels Sprühdüse zerstäubt werden kann.

[0081] Um zu verhindern, dass es in der ersten gasdichten Ofenkammer 17 zu Oxidationen kommt, wird auch in die erste gasdichte Ofenkammer 17 Inertgas 5 zugeführt.

[0082] Des Weiteren kann durch eine Zufuhrschleuse 11 weiter Metall 20 zugeführt werden, um die vorliegende Schmelze 21 der Aluminiumlegierung weiter zu modifizieren.

[0083] Die Schmelze 21, die üblicherweise eine Temperatur in einem Bereich von 500°C bis 1400°C, vorzugsweise 1100°C bis 1200°C, typischerweise eine Temperatur von 1150°C aufweist, wird mittels einer Pumpe (nicht dargestellt) über die Schmelzeleitung 10 dem vorgeheizten Tundish 12 zugeführt, der mittels eines Stopfenverschlusses 13 an seiner Bodenseite für die Schmelze 21 dicht verschlossen ist. Erst wenn die Schmelze 21 im vorgeheizten Tundish 12 einen gewissen Flüssigkeitsstand erreicht hat, wird der Stopfenverschluss 13 herausgezogen.

[0084] Mittels einer beheizten Sprühdüse 15, die ebenfalls an der Bodenseite des beheizten Tundish 12 angeordnet ist, wird nun die aufgrund der Schwerkraft aus dem Tundish 12 austretende Schmelze 21 zu Metalltröpfchen (nicht dargestellt), d.h. Tröpfchen der Schmelze 21, verdüst bzw. zerstäubt. Auch die Verdüsung bzw. Zerstäubung hat einen Richtungsanteil, der gemäß der Schwerkraft von oben nach unten weist, was eine besonders effiziente Erzeugung der Metalltröpfchen bewirkt.

[0085] Beim Verdüsen bzw. Zerstäuben wird vorgeheiztes Primärgas mittels einer Zuführungsleitung 14 zugeführt. Das Primärgas ist dabei auf eine Temperatur in einem Bereich von 100°C bis 450°C aufgeheizt. Es besteht die Möglichkeit auch ein Sekundärgas, welches ebenfalls auf eine Temperatur im Bereich von 100°C bis 450°C vorgeheizt wird zu verwenden. Dabei wird dann Sekundärgas über eine weitere Zuführleitung (nicht dargestellt) zugeführt. Wenn neben dem Primärgas auch ein Sekundärgas zugeführt wird, können die Temperaturen von Primärgas und Sekundärgas selbstverständlich voneinander abweichen.

[0086] Wenn sowohl Primärgas als auch Sekundärgas zum Zerstäuben der Schmelze 21 verwendet wird, liegt der Hauptunterschied zwischen dem Primärgas und dem Sekundärgas in unterschiedlichen Gasflüssen.

[0087] Um Oxidation, insbesondere an der Oberfläche der Legierungsmetalle während der Zerstäubung bzw. dem Erstarren zu Pulverkörnern zu vermeiden, kommen sowohl für das Primärgas als auch für das Sekundärgas inerte Gase, vorzugsweise N₂ und/oder H und/oder He und/oder Ne und/oder Ar und/oder Kr und/oder Xe und/oder Rn zum Einsatz.

[0088] Während des Zerstäubens erstarren die Metalltröpfchen der Schmelze 21 und bilden damit Körner eines Aluminiumlegierungspulvers. Um das Erstarren zu begünstigen, verläuft ein Materialfluss (nicht dargestellt), der während des Zerstäubens und Erstarrens erfolgt und einen Richtungsanteil senkrecht von oben nach unten aufweist, d.h. der Schwerkraft folgend ist, durch einen gekühlten Sprühturm 16. Die Kühlung des Sprühturms 16 erfolgt mittels Wasser, weshalb der Sprühturm 16 einen Doppelmantel (nicht dargestellt) und einen Wasseranschluss (nicht dargestellt) für die Wasserkühlung aufweist.

[0089] Zusätzlich erfolgt auch eine direkte Kühlung der zerstäubten Schmelze 21 bzw. der zu Pulver erstarrten Schmelze 21 durch das Zuführen von Kühlgas in Form von Stickstoff. Es daher eine Zuführleitung (nicht dargetellt) für Kühlgas in den Sprühturm 16 vorgesehen.

[0090] Durch das Kühlen mit Kühlgas wird ein schnelleres Erstarren der zerstäubten Schmelze 21 und damit eine noch bessere Erzeugung des Pulvers einer Aluminiumlegierung gewährleistet.

[0091] Am unteren Ende des Sprühturms 16 tritt das erstarrte Pulver bei einem Pulveraustrag 18 aus. Um die besonders gut definierte Größenverteilung der Körner des Pulvers zu erreichen, wird das Pulver zunächst mittels Sichter/und oder Klassiereinrichtung (nicht dargestellt) in Feingut und Grobgut unterteilt, wobei das Grobgut Korndurchmesser von mindestens 100 µm aufweist.

[0092] Das Grobgut kann dann entweder wieder der Schmelze 21 oder einer weiteren Verarbeitung oder Verwendung zugeführt werden.

BEZUGSZEICHENLISTE

[0093] 

1

Zuführung des Aluminiums/der bestehenden Aluminiumlegierung

2

Rollgang

3

Schleusenkammer

4

Erstes Schleusentor

5

Spülgas (Inertgas)

6

Vakuumpumpe

7

Zweite gasdichte Ofenkammer

8

Schmelz- und Legierungsofen

9

Ofendruckregelung

10

Schmelzeleitung

11

Zufuhrschleuse

12

Tundish

13

Stopfenverschluss der Schmelzedüse

14

Zuführungsleitung des Primärgases und/oder des Sekundärgases

15

Sprühdüse/Düsensystem

16

Sprühturm

17

Erste gasdichte Ofenkammer

18

Pulveraustrag

19

-

20

Metall

21

Schmelze

22

Zweites Schleusentor

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Metall-Pulvers) einer Aluminiumlegierung zur Verwendung als Werkstoff in der Additiven Fertigung, wobei das Metall-Pulver der Aluminiumlegierung hergestellt wird aus Aluminium oder aus einer bestehenden Aluminiumlegierung (1) und mindestens einem weiteren Metall (20), wobei das Herstellungsverfahren des Metall-Pulvers der Aluminiumlegierung folgende Schritte umfasst:

- Schmelzen und Legieren des Aluminiums oder der bestehenden Aluminiumlegierung (1) mit dem mindestens einen weiteren Metall (20), wobei die Temperatur der Schmelze (21) 500°C bis 1400°C, vorzugsweise 1100°C bis 1200°C, besonders bevorzugt etwa 1150°C beträgt;

- Zerstäuben der Schmelze (21) mittels eines Primärgases, welches einen ersten Gasfluss aufweist, und wobei das Primärgas auf 100°C bis 450°C vorgewärmt wird;

- Kühlen der Schmelze (21) während des Zerstäubens und zum Metall-Pulver Erstarrens, wobei ein Materialfluss während des Zerstäubens und Erstarrens in einem Sprühturm (16) verläuft, und wobei die Schmelze (21) unmittelbar vor dem Zerstäuben in einen beheizten Tundish (12) eingebracht wird, wobei der Tundish (12) an einem unteren Ende eine Sprühdüse (15) sowie mindestens eine Zuführungsleitung (14) für das Primärgas und gegebenenfalls das Sekundärgas aufweist, sodass die Aufheizung des Primärgases und gegebenenfalls des Sekundärgases zusätzlich durch Wärmekontakt mit dem beheizten Tundish (12) oder dessen Sprühdüse (15) erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerstäuben der Schmelze (21) zusätzlich oder anstelle des Primärgases mittels eines Sekundärgases, welches einen zweiten Gasfluss aufweist, erfolgt und wobei das Sekundärgas auf 100°C bis 450°C vorgewärmt wird und dass als Primärgas und gegebenenfalls als Sekundärgas vorzugsweise ein inertes Gas verwendet wird, vorzugsweise umfassend N₂ und/oder H und/oder He und/oder Ne und/oder Ar und/oder Kr und/oder Xe und/oder Rn, um Oxidation zu unterbinden..

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Zerstäuben der Schmelze das mindestens eine weitere Metall (20) durch eine Zufuhrschleuse (11) der Schmelze (21) in einer ersten gasdichten Ofenkammer (17) und/oder gegebenenfalls in einer zweiten gasdichten Ofenkammer (7) zugeführt wird, wobei es sich bei dem mindestens einem weiteren Metall (20) vorzugsweise um Si und/oder Mg und/oder Mn und/oder Cu und/oder Zr und/oder Sc und/oder B und/oder Nb und/oder Ta und/oder V und/oder W und/oder Li handelt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schleusenkammer (3) zur Entfernung bzw. Minimierung des vorhandenen Sauerstoffs aus dem Aluminium oder der bestehenden Aluminiumlegierung (1) vorgesehen ist, um Oxidationen während des Schmelzens und Legierens zu vermeiden, wobei vorgesehen ist, dass die Schleusenkammer (3) mit mindestens einem Inertgas (5) gespült wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung des Metall-Pulvers einer Aluminiumlegierung in einer inerten Schutzatmosphäre umfassend mindestens ein Inertgas erfolgt, wobei vorgesehen ist, dass Inertgas in der Schleusenkammer (3) und/oder der ersten gasdichten Ofenkammer (17) und/oder der zweiten gasdichten Ofenkammer (7) und/oder der Zufuhrschleuse (11) zugeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall-Pulver mittels einer Klassiereinrichtung, vorzugsweise mittels eines Sichters und/oder Siebmaschinen, in Grobgut und Feingut getrennt wird, um Grobgut mit einem Korndurchmesser von zumindest 100 µm zu entfernen, wobei das Grobgut wieder der Schmelze (21) zugeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es beim Schmelzen und Legieren zu einer ständigen Zugabe von Aluminium oder einer bestehenden Aluminiumlegierung (1) und dem mindestens einen weiteren Metall und einem ständigen Abfluss der Schmelze kommt, um den Druck der Schmelze (21) konstant zu halten.

8. Verwendung eines Metall-Pulvers (21), hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, als Werkstoff in der Additiven Fertigung, insbesondere beim 3D-Druck.

9. Vorrichtung zur Herstellung eines Metall-Pulvers einer Aluminiumlegierung zur Verwendung als Werkstoff in der Additiven Fertigung nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei in der Vorrichtung

- eine erste gasdichte Ofenkammer (17) umfassend einen Tundish (12) zum Legieren der Schmelze (21);

- eine am unteren Ende des Tundish angeordnete Sprühdüse (15) zum Zerstäuben der Schmelze (21);

- eine Zufuhrschleuse (11), um weiteres Metall (20) in die erste gasdichte Ofenkammer (17) zum Schmelzen und Legieren zuführen zu können,

- mindestens eine Gasleitung (14) für Primärgas zu der Sprühdüse (15); und

- ein Sprühturm (16) zum Zerstäuben und Erstarren Lassen der Schmelze (21) vorgesehen ist, wobei die Schmelze (21) mittels des Primärgases, welches einen ersten Gasfluss aufweist, zerstäubbar ist, und wobei das Primärgas auf 100°C bis 450°C vorwärmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprühturm (16) weiters eine Zuführleitung für Kühlgas umfasst, um die zerstäubte Schmelze und das erstarrte Pulver der Schmelze zu kühlen, und wobei die Schmelze (21) unmittelbar vor dem Zerstäuben in einen beheizten Tundish (12) einbringbar ist, sodass die Aufheizung des Primärgases und gegebenenfalls des Sekundärgases zusätzlich durch Wärmekontakt mit dem beheizten Tundish (12) oder dessen Sprühdüse (17) durchführbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze (21) zusätzlich zum Primärgas mittels eines Sekundärgases, welches einen zweiten Gasfluss aufweist, aus einer zweiten Gasleitung zerstäubbar ist, und wobei das Sekundärgas auf 100°C bis 450°C vorwärmbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in Richtung des Flusses der Schmelze (21) gesehen vor der ersten gasdichten Ofenkammer (17) weiters eine zweite gasdichte Ofenkammer (7) umfassend einen Schmelzofen (8) und eine zweite Zufuhrschleuse (11) zum Zuführen des mindestens einen weiteren Metalls (20), eine Zufuhröffnung für das Aluminium oder die bereits bestehende Aluminiumlegierung (1), sowie mindestens eine Schmelzeleitung (10) für die Lieferung von Schmelze (21), die in die erste gasdichte Ofenkammer (17) mündet, vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das der Sprühturm (16) beim Zerstäubungs- und Erstarrungsprozess mit Kühlgas kühlbar, vorzugsweise N2, H2, CO, CO2, H2O, He, Ar, Kr, Xe oder ein Gemisch davon, kühlbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in Richtung des Flusses der Schmelze (21) gesehen vor der zweiten gasdichten Ofenkammer (7) weiters eine Schleusenkammer (3) umfassend eine Vakuumpumpe (6) und mindestens eine Zuführleitung für Inertgas und eine Abführleitung für Gas, zum Entfernen bzw. zur Minimierung des vorhandenen Luftsauerstoffs im Metall und/oder der vorliegenden Legierung vorgesehen ist, um unerwünschte Oxidationen zu verhindern.

14. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung des Metall-Pulvers einer Aluminiumlegierung in einer inerten Schutzatmosphäre umfassend mindestens ein Inertgas durchführbar ist, wobei vorgesehen ist, dass Inertgas in der Schleusenkammer (3) und/oder der ersten gasdichten Ofenkammer (17) und/oder der gegebenenfalls zweiten gasdichten Ofenkammer (7) zuführbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Klassiereinrichtung vorgesehen ist, wobei das Metall-Pulver mittels der Klassiereinrichtung, vorzugsweise mittels eines Sichters und/oder Siebmaschinen, in Grobgut und Feingut trennbar ist, um Grobgut mit einem Korndurchmesser von zumindest 100 µm zu entfernen, wobei das Grobgut wieder der Schmelze (21) zuführbar ist.

Zeichnung